Określenie rodzaju gruntu niespoistego na podstawie krzywej uziarnienia, Ćwiczenia z Mechanika gruntów i fundamenty

Pobierz Określenie rodzaju gruntu niespoistego na podstawie krzywej uziarnienia i więcej Ćwiczenia w PDF z Mechanika gruntów i fundamenty tylko na Docsity!

Określenie rodzaju gruntu niespoistego na podstawie krzywej

uziarnienia, wyznaczanie współczynnika filtracji metodą

empiryczną i laboratoryjną-przy zmiennym spadku

hydraulicznym.

Przygotować próbkę piasku suchego o masie ok. 400 g ( ms ), z dokładnością 0.01 g. Następnie przygotować komplet sit. Sita ustawiamy od największego wymiaru oczek (sito górne) do najmniejszego wymiaru oczek (sito dolne). Pod sitem dolnym umieszczamy podstawkę. Zważoną próbkę gruntu wsypać na sito górne, następnie komplet sit umieścić na wstrząsarce. Wstrząsarkę uruchomić na okres około 5 min. Po zakończeniu przesiewu określić, z dokładnością 0.01 g, masę pozostałości na każdym sicie oraz na podstawce. Wyniki zapisać w tabeli. Zawartość poszczególnych frakcji obliczyć ze wzoru:

m

m Z s

i i =^ ⋅ [%]

gdzie: mi – oznacza masę gruntu pozostałego na sicie. Prawidłowość pomiarów sprawdzamy z warunku:

m s − ∑mi≤0,005⋅m s

Uzyskane wyniki w postaci procentowej zawartości poszczególnych frakcji badanej próbki, nanieść na wykres uziarnienia. Przykład wykresu uziarnienia przedstawiono na rys. 6.1. Otrzymany wykres stanowi podstawę do określenia rodzaju gruntu oraz współczynnika filtracji.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

zaw

art

ość

zia ren

o^ ś red

nic

ym

nie jsz ej niż

d[ %]

średnica d [mm]

0.^0 02 0.^0 063 0.^0 63 0.^2 0.^6 (^3) 1 2 0.^0 20 63 200 630 0.^001^2 1000

Cl FSi MSi CSi FSa MSa CSa FGr MGr CGr Co Bo LBo

Cl (iły) Si (pyły) Sa (piaski) Gr (żwiry) Co, Bo (głazy, kamienie)

0.^010.^1 6.^3^10100

zaw

art ość

zia ren

o^ ś red

nic

yw

ięk

sze jn iż^ d

[%

]

100

60

50

40

30

20

10

0

90

80

70

Rys. 6.1. Krzywa uziarnienia gruntu.

Współczynnik wodoprzepuszczalności obliczyć stosując empiryczne wzory Krügera i Hazena.

Wzór Krügera:

2 ( )^2

4 3 10 C 1 n

18210 n k ⋅ −

= [m/dobę]

gdzie: n – porowatość gruntu liczona z zależności:

s

s d ρ

ρ ρ n

= dla (^) ρs = 2,65 [g/cm^3 ]

C – współczynnik uwzględniający pole powierzchni cząstek gruntu zawartych w 1 cm^3 obliczamy ze wzoru:

d q

60 1 n C

× −

dq – średnica miarodajna określana na podstawie krzywej uziarnienia za pomocą wzoru:

mm

d

a d

i

i q ai – zawartość poszczególnych frakcji wyrażona w postaci ułamka dziesiętnego, określona wagowo, di – średnia średnica cząstek w granicach poszczególnych przedziałów [mm].

Wzór Hazena:

k 10 = C⋅ (d 10 )^2 [m/dobę]

gdzie: d 10 – średnica miarodajna, poniżej której zawartość ziaren wynosi 10% masy gruntu; [mm] C – współczynnik empiryczny zależny od porowatości

C = 400 + 40 ⋅^ (n^ − 26 )

gdzie: n – porowatość; [%]

Wzór Hazena można stosować do gruntów niespoistych, w których uziarnienie spełnia następujące warunki:

• średnica miarodajna:

0,1 mm≤d 10 ≤3,0mm

• wskaźnik równoziarnistości:

5 d

d U 10

=^60 <

Porowatość gruntu „ n ” obliczyć na podstawie gęstości objętościowej szkieletu gruntowego ρ d , wyznaczonej w badaniu laboratoryjnym współczynnika filtracji, dx – średnica miarodajna, poniżej której znajduje się w gruncie x % masy gruntu.

Wyznaczanie współczynnika filtracji przy stałym spadku hydraulicznym

W badaniach laboratoryjnych należy pomierzyć wydatek wody o temperaturze T przepływającej przez pole przekroju gruntu A w czasie t przy spadku hydraulicznym i. Należy zmierzyć średnicę cylindra przeznaczonego do wypełnienia gruntem. Następnie układamy w cylindrze uprzednio przygotowany suchy grunt o znanej masie. Grubość warstwy gruntu mierzymy suwmiarką, w ten sposób, że w pierwszej kolejności dokonujemy pomiaru odległości pomiędzy górną krawędzią cylindra, a górnym sitkiem, ułożonym na dnie cylindra, bez gruntu. Następnie po ułożeniu gruntu i przykryciu go górnym sitkiem, pomierzyć ponownie odległość pomiędzy górną krawędzią cylindra, a sitkiem. Różnica pomierzonych odległości stanowi wysokość próbki gruntu „ l ”. Cylinder umieścić w aparacie, obciążając górne sitko odważnikiem. Zewnętrzną komorę aparatu wypełnić wodą. Po ustabilizowaniu się zwierciadła wody w dwóch komorach aparatu na różnych poziomach, pomierzyć klika razy wydatek wody ( Q ) oraz temperaturę ( T ) wody. Wartość współczynnika filtracji obliczyć ze wzoru:

A t i

Q

k (^) t ⋅ ⋅

gdzie: Q – wydatek wody pomierzony w czasie t ; [cm^3 ] A – pole przekroju poziomego próbki; [cm^2 ] l – wysokość próbki [cm] t – czas badania [s] ∆ h – różnica poziomów wody [cm] i – spadek hydrauliczny „∆ h/l ” kt – współczynnik filtracji dla wody o temperaturze T ; [cm/s]

Otrzymaną wartość współczynnika filtracji przeliczyć dla temperatury T wody równej 10 °C ( k 10 ), według poniższego wzoru;

0,7 0,03 T

k k 10 t

• ⋅

gdzie: T – temperatura wody [°C] kt – współczynnik filtracji dla T ≠ 10 °C liczony z wzoru (1); [cm/s]